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Die Erfindung betrifft ein Gerät mit Verbindungsanordnung.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektrogerät elektrische Anschlüsse für Versorgungsleitungen aufweist.
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Aus der
US 6 104 110 A ist als nächstliegender Stand der Technik eine EMV Unterdrückungsvorrichtung für einen Gleichstrommotor bekannt.
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Aus der
EP 1 466 402 B1 ist ein kompakter flüssigkeitsgekühlter Leistungswandler mit mehreren Leiterplatte bekannt.
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Aus der
EP 0 735 646 B1 ist eine Verbindungsanordnung für die Anschlüsse eines mit einem Geschwindigkeitsuntersetzungsmechanismus ausgestatteten elektrischen Motors bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät optimiert zu entstören oder elektromagnetisch verträglich auszuführen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Gerät nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Gerät mit Verbindungsanordnung sind, dass die Verbindungsanordnung eine Anschlusseinheit und eine EMV-Einheit aufweist,
wobei die EMV-Einheit einen ersten elektrischen Steckverbinder aufweist, der mit einem, insbesondere zum elektrischen Steckverbinder korrespondierenden, Gegensteckverbinder der Anschlusseinheit verbunden ist, insbesondere steckverbunden ist,
wobei die EMV-Einheit einen Anschluss für Versorgungsleitungen, insbesondere Netzanschluss, insbesondere Wechselspannungsversorgungsnetzanschluss, aufweist,
insbesondere wobei die Versorgungsleitungen das Gerät mit elektrischer Leistung versorgen.
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Von Vorteil ist dabei, dass die EMV-Maßnahmen möglichst nahe am Netzanschluss anordenbar sind. Insbesondere sind die Maßnahmen innerhalb des Geräts angeordnet. Dabei ist durch die Steckverbindung die jeweils benötigte Entstörung und/oder Maßnahme optimal anpassbar, da die EMV-Einheit gegen eine andere EMV-Einheit mit gleichem Steckverbinder und an die jeweils wechselnden Anforderungen optimiert angepassten Maßnahmen austauschbar ist. Somit ist auch eine Baureihe von Geräten ausbildbar, bei denen die EMV-Einheit für unterschiedliche Varianten der Baureihe unterschiedlich ausbildbar sind.
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Darüber hinaus ist wichtig, dass die Maßnahme direkt mit dem Netzanschluss verbunden ist. Somit wirkt die Maßnahme direkt, insbesondere also unter Vermeidung großer zwischen den Maßnahmen und der Elektronik des Geräts angeordneten Leitungslängen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die EMV-Einheit Komponenten zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit und/oder zur Entstörung auf,
insbesondere wobei eine Platine mit den Komponenten und dem ersten Steckverbinder bestückt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die EMV-Maßnahmen als Einheit mechanisch verbunden sind. Somit stellt die EMV-Einheit ein Modul dar, das mit der Anschlusseinheit verbindbar ist, die ebenfalls ein Modul darstellt. Denn die Anschlusseinheit ist mit der Elektronik, insbesondere Umrichter-Elektronik, des Geräts ebenfalls über Steckverbinder verbunden, wobei hierzu ein Steckverbinderteil für Energie und ein Steckverbinderteil für Daten auf einer Leiterplatte der Anschlusseinheit bestückt sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die EMV-Einheit eine Netzdrossel und/oder Y-Kondensatoren auf,
insbesondere wobei die oder eine Platine mit der Netzdrossel und/oder den Y-Kondensatoren und dem ersten Steckverbinder bestückt ist. Von Vorteil ist dabei, dass kostengünstige und einfache EMV-Maßnahmen vorgefertigt auf einer Platine bereitstellbar sind und somit als Ganzes einlagerbar und transportierbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die EMV-Einheit ein Gehäuse auf, das aus einem Unterteil und einem Oberteil gebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuse einen Schutz ausübt, insbesondere aber die elektrische Isolation bewirkt. Somit ist die Sicherheit erhöht. Allerdings ist das Gehäuse innerhalb des Gehäuses des Geräts angeordnet und muss daher nicht wasserdicht oder in hoher Schutzart ausgeführt werden, wohingegen das Gehäuse des Geräts in hoher Schutzart, insbesondere wasserdicht, ausführbar ist. Wenn das Gerät ein Elektromotor ist, in dessen Anschlusskasten die EMV-Einheit angeordnet ist, umgibt der Anschlusskasten das Gehäuse gehäusebildend und in hoher Schutzart.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Gehäuse die Komponenten und/oder die Netzdrossel, die Y-Kondensatoren und den ersten Steckverbinder gehäusebildend. Von Vorteil ist dabei, dass kostengünstige EMV-Maßnahmen ausreichend sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die bestückte Platine vom Gehäuse gehäusebildend umgeben. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuse der EMV-Einheit innerhalb des Gehäuses des Geräts angeordnet sind und daher nur letzteres in hoher Schutzart ausgeführt werden muss.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Unterteil mit dem Oberteil klipsverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Bereich des Oberteils als Teilbereich eines Hohlzylinders ausgeformt,
wobei der Teilbereich eine Stirnseite des Hohlzylinders und einen Mantelabschnitt des Hohlzylinders umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass der Teilbereich der Kontur der Netzdrossel folgt, die selbst eine zylindrische Form aufweist. Der Teilbereich hüllt somit die Netzdrossel zumindest teilweise ein. Der Abstand zwischen dem Teilbereich ist beispielsweise konstant oder immer kleiner als ein Maximalabstandswert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Teilbereich durch das Oberteil durchgehende erste Schlitze auf,
wobei die ersten Schlitze bezogen auf die Zylinderachse des Hohlzylinders sich jeweils radial erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander, insbesondere gleichmäßig, beabstandet sind,
insbesondere wobei jeder der ersten Schlitze in radialer Richtung den selben Radialabstandsbereich, insbesondere bezogen auf die Zylinderachse, überdeckt und/oder wobei die ersten Schlitze zueinander geometrisch identisch ausgeformt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine konvektive Kühlung ermöglicht ist, da im Zwischenraumbereich zwischen Netzdrossel und Teilbereich bei erwärmter Netzdrossel Luftströmungen konvektiv angetrieben werden. Dabei ermöglichen die ersten Schlitze eine Durchströmung vom Zwischenraumbereich in die äußere Umgebung und umgekehrt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Teilbereich durch das Oberteil durchgehende weitere Schlitze auf,
wobei die weiteren Schlitze bezogen auf die Zylinderachse des Hohlzylinders sich jeweils sowohl teilweise über den Mantelabschnitt als auch teilweise in der Stirnseite, insbesondere von radial außen kommend, erstrecken. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Durchströmung ermöglicht ist, indem ein Luftstrom am weiteren Schlitz im Bereich der Mantelfläche einströmen und zu einem ersten Schlitz, also an der Stirnseite, ausströmen kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die weiteren Schlitze von den ersten Schlitzen beabstandet, insbesondere in Umfangsrichtung beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Durchströmung erreichbar ist und die Stabilität und Steifigkeit des Oberteils gewährleistbar bleibt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der von den ersten Schlitzen, insbesondere in radialer Richtung, überdeckte Radialabstandsbereich mit dem von den weiteren Schlitzen, insbesondere in radialer Richtung, in radialer Richtung überdeckten Radialabstandsbereich, insbesondere wobei die Radialabstände auf die Zylinderachse des Hohlzylinders bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Stirnseite verbessert durchlüftbar ist und somit die Kühlung verbessert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt der Teilbereich die vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Netzdrossel zumindest teilweise,
insbesondere wobei der kürzeste Abstand zwischen jedem Punkt des Teilbereichs und der Netzdrossel kleiner als ein Maximalabstandswert ist, insbesondere wobei der Maximalabstandswert ein Zentimeter beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass der Teilbereich der Netzdrosseloberfläche folgt und somit eine raumsparende Isolation ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anschlusseinheit eine von einer Abdeckung umgebene Leiterplatte auf, welche mit dem Gegensteckverbinder bestückt ist,
insbesondere wobei die Leiterplatte zusätzlich mit einem zweiten Steckverbinder, insbesondere für Niederspannungsleitungen, sowie mit einem dritten Steckverbinder, insbesondere für Kleinspannungsleitungen, und mit einem Erdungsblech bestückt ist
und/oder mit einem Anschluss für Kleinspannungsleitungen und mit einem Anschluss für Datenleitungen. Von Vorteil ist dabei, dass Durchleitung und/oder Verteilung elektrischer Leitungen oder Potentiale in einfacher Weise ermöglicht ist. insbesondere sind der Leiterplatte auch durch jeweils unterschiedliche Bestückung mit elektrischen Bauelementen entsprechend unterschiedliche Funktionen zuordenbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abdeckung zumindest zweiteilig ausgeführt, insbesondere besteht also aus zwei Teilen,
wobei die beiden Teile der Abdeckung miteinander klipsverbunden sind, wobei die Verbindungsrichtung beim Einklipsen der beiden Teile parallel zur Betätigungsrichtung des ersten Steckverbinders ist,
insbesondere wobei die Abdeckung, das Oberteil und das Unterteil aus Kunststoff ausgeführt sind, insbesondere zur elektrischen Isolation der Leiterplatte beziehungsweise der EMV-Komponenten. Von Vorteil ist dabei, dass die Abdeckung zuerst um die Leiterplatte herum geschlossen wird durch die Klipsverbindung der beiden Teile und dann die EMV-Einheit in der gleichen Richtung eingesteckt werden kann, wobei vorzugsweise das Oberteil und das Unterteil der EMV-Einheit schon zuvor miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist ein einfaches schnelles Verbinden erreichbar trotz der Nähe zur Anschlusseinheit.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte mit einem oder dem Erdungsblech bestückt,
insbesondere wobei das Erdungsblech mit einem metallischen Gehäuseteil des Geräts mittels Schrauben verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Erdung einfach ausführbar ist und dabei zwei oder mehr Schrauben verwendet sind. Somit ist eine sichere Verbindung des Gehäuseteils mit dem Erdungsblech erreichbar. Das Erdungsblech ist vorzugsweise L-förmig ausgeführt und mit seinem langen Schenkel des L auf die Leiterplatte aufgelegt und lötverbunden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gerät ein Elektromotor mit Anschlusskasten, wobei die Verbindungsanordnung im Anschlusskasten angeordnet ist, insbesondere wobei der Anschlusskasten einen Deckel aufweist, in welchem ein Umrichter integriert angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umrichter im Anschlusskasten integriert anordenbar ist zusammen mit den EMV-Maßnahmen, die somit geschützt im metallischen Anschlusskasten des Elektromotors abgeschirmt angeordnet sind. Dabei ist ebenfalls wichtig, dass die EMV-Maßnahmen direkt über den ersten Steckverbinder mit der Anschlusseinheit verbindbar und im unteren Teil des Anschlusskastens anordenbar sind, wobei die Elektronik des Umrichters im Deckel des Anschlusskastens angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gerät ein Umrichter, innerhalb dessen Gehäuse die Verbindungsanordnung angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist. Außerdem ist durch den modularen Aufbau die EMV-Einheit austauschbar gegen eine andere EMV-Einheit oder beim Herstellen eines Umrichters eine der in einem Baukasten bevorrateten EMV-Einheiten wählbar ist, so dass die geeignete EMV-Maßnahme einbaubar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist eine elektrische Verbindungsanordnung eines Geräts, die eine steckverbindbare EMV-Einheit aufweist, in Schrägansicht dargestellt.
- In der 2 ist im Unterschied zur 1 ein Oberteil 2 der steckbaren EMV-Einheit entfernt.
- In der 3 ist die EMV-Einheit in Schrägansicht dargestellt.
- In der 4 ist im Unterschied zur 1 eine Leiterplatte 40 der Verbindungsanordnung durch Entfernen eines Bereichs einer Abdeckung freigelegt.
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Wie in den Figuren dargestellt, weist die Verbindungsanordnung eine EMV-Einheit auf, die mittels eines elektrischen Steckverbinders 5 elektrisch mit einer Anschlusseinheit steckverbunden ist. Somit ist die EMV-Einheit einfach gegen eine EMV-Einheit anderer Baugröße austauschbar, wenn der Steckverbinder 5 unverändert ist.
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Die Verbindungsanordnung ist in einem in den Figuren nicht dargestellten Gerät angeordnet. Das Gerät ist vorzugsweise ein Elektrogerät, wie Umrichter, Wechselrichter, Steuerung oder Elektromotor. Besonders bevorzugt wird die Verbindungsanordnung im Anschlusskasten des Elektromotors angeordnet, wobei ein Umrichter in einem Deckel des Anschlusskastens oder im Elektromotor integriert anordenbar ist. Dabei oder bei Anordnung der Verbindunganordnung im Umrichter wird die Leistungselektronik des Umrichters mittels eines für Niederspannungen vorgesehenen Steckverbinders 6 elektrisch versorgt und die Signalelektronik des Umrichters mittels eines für Kleinspannungen vorgesehenen dritten Steckverbinders 7 kontaktiert.
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Die Anschlusseinheit weist eine Leiterplatte 40 auf, die mit einem zum ersten Steckverbinder 5 korrespondierenden Gegensteckverbinder bestückt ist und mit dem zweiten Steckverbinder 6, insbesondere für Niederspannungsleitungen, sowie mit dem dritten Steckverbinder 7, insbesondere für Kleinspannungsleitungen, und einem Erdungsblech 8. Außerdem ist ein Anschluss 9 für Kleinspannungsleitungen und ein Anschluss 10 für Datenleitungen auf der Leiterplatte 40 bestückt.
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Eine Abdeckung aus Kunststoff zur elektrischen Isolation umgibt die Leiterplatte 40 gehäusebildend. Vorzugsweise stellt die Abdeckung die Isolationsfestigkeit her.
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Vorzugsweise ist die Abdeckung zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile der Abdeckung miteinander klipsverbunden sind. Die Verbindungsrichtung beim Einklipsen der beiden Teile ist parallel zur Betätigungsrichtung des ersten Steckverbinders 5.
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Das Erdungsblech 8 wird mit einem Gehäuseteil des Geräts mittels Schrauben verbunden. Da somit mindestens zwei Schrauben zum Verbinden des Erdungsblechs 8 mit dem Gehäuseteil des Geräts verwendet werden, ist eine erhöhte Sicherheit erreichbar.
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Die EMV-Einheit weist ein Unterteil 1 auf, welches mit einem Oberteil 2 klipsverbunden ist zur Bildung eines Gehäuses für die EMV-Einheit. Innerhalb dieses Gehäuses sind die Komponenten für EMV-Maßnahmen, insbesondere also Komponenten zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit, angeordnet.
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Vorzugsweise gehört zu diesen Komponenten eine Netzdrossel 4, die für Drehstrom geeignet ausgeführt ist. insbesondere sind hierzu jeder Phase eine Wicklung zugeordnet, wobei alle Wicklungen auf einem gemeinsamen Ferritkern angeordnet sind.
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Außerdem sind Kondensatoren 20, insbesondere Entstörkondensatoren, insbesondere also Y-Kondensatoren, als Komponenten für EMV-Maßnahmen umfasst und innerhalb des Gehäuses angeordnet.
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Auf diese Weise sind die Entstörmaßnahmen und/oder EMV-Maßnahmen mittels der EMV-Einheit direkt neben der Anschlusseinheit angeordnet, da nur ein erster Steckverbinder 5 zwischenzuordnen ist. Somit ist eine verbrauchsnahe Entstörung und daher auch eine hohe Wirksamkeit der Maßnahmen sichergestellt.
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Das Oberteil 2 ist aus Kunststoff ausgeführt und somit elektrisch isolierend. Die Niederspannung führenden Leitungen der Netzdrossel 4 sind somit ausreichend wirksam isoliert und isolationsfest angeordnet.
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Zur konvektiven Entwärmung weist das Oberteil 2 durchgehende erste Schlitze auf. Hierbei folgt das Oberteil 2 der Kontur des zylindrischen Netzfilters 4 und weist strahlenförmig sich erstreckende durchgehende erste Schlitze auf, die bezogen auf die Zylinderachse in Umfangsrichtung sich in radialer Richtung innerhalb einer ebenen Stirnfläche erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandet sind.
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Die Normalenrichtung der Stirnfläche ist parallel zur Zylinderachse. Die Stirnfläche ist vorzugsweise kreisförmig begrenzt.
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Weitere durchgehende Schlitze sind im Oberteil 2 angeordnet und in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandet. Dabei erstrecken sich diese weiteren Schlitze entlang des Mantels des Zylinders und ragen vom radial äußeren Rand der Stirnfläche kommend in die Stirnfläche hinein, wobei sie sich radial erstrecken und beabstandet sind von den ersten Schlitzen.
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Der von den ersten Schlitzen in radialer Richtung überdeckte Radialabstandsbereich überlappt mit dem von den weiteren Schlitzen in radialer Richtung überdeckten Radialabstandsbereich.
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In dem Bereich um das Netzfilter herum, ist das Oberteil 2 hohlzylindrisch ausgeführt, wobei die ersten Schlitze und die weiteren Schlitze in diesem Bereich angeordnet sind.
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Die Zylinderachse ist senkrecht zur Betätigungsrichtung des ersten Steckverbinders 5 ausgerichtet. Vorzugswiese ist die Betätigungsrichtung eine horizontale Richtung und die Zylinderachse die vertikale Richtung.
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Die EMV-Einheit wird aus einem Netzanschluss 3, insbesondere Wechselspannungsversorgungsnetzanschluss, versorgt, wobei dieser Netzanschluss 3 zumindest drei Netzphasen aufweist. An den drei Phasen sind beispielsweise drei Y-Kondensatoren angeordnet und die Wicklungen der Netzdrossel 4 angeschlossen. Ausgangsseitig werden die drei Phasen über den ersten Steckverbinder 5 einem Gleichrichter des Umrichters zugeführt, der gleichspannungsseitig eine Zwischenkreisspannung einem Wechselrichter des Umrichters zur Verfügung stellt. Am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ist ein Drehstrommotor angeschlossen, der somit aus dem Umrichter, insbesondere aus dem Wechselrichter des Umrichters versorgt wird und dadurch drehzahlgeregelt betreibbar ist.
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Die Leiterplatte 40 ist mit einer elektronischen Schaltung bestückt, welche zur Auswertung der über den Anschluss 10 für Datenleitungen übertragenen Daten geeignet ausgeführt ist.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Umrichter nicht im Elektromotor integriert angeordnet, sondern abgesetzt, also beabstandet vom Elektromotor, angeordnet.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weist die elektronische Schaltung weitere Auswerteinheiten auf, die zur Auswertung der über den Anschluss 9 für Kleinspannungen übertragenen Signale geeignet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterteil
- 2
- Oberteil
- 3
- Netzanschluss, insbesondere Wechselspannungsversorgungsnetzanschluss
- 4
- Netzdrossel
- 5
- erster Steckverbinder
- 6
- zweiter Steckverbinder, insbesondere für Niederspannungsleitungen
- 7
- dritter Steckverbinder, insbesondere für Kleinspannungsleitungen
- 8
- Erdungsblech
- 9
- Anschluss für Kleinspannungsleitungen
- 10
- Anschluss für Datenleitungen
- 20
- Kondensatoren, insbesondere Entstörkondensator, Y-Kondensator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6104110 A [0003]
- EP 1466402 B1 [0004]
- EP 0735646 B1 [0005]
